加齢に伴う皮膚のステロイド合成系の変容が皮膚機能に及ぼす影響
昭和大学医学部生化学講座

原口省吾

The sex steroids, androgens and estrogens, play essential roles in many health conditions of men and women. However, thelevel of circulating sex steroids decreases with advancing age, mainly due to the aging of gonads in both sexes. Moreover, in men,a decline in testosterone is associated with many physiological signs of aging, such as a decrease in muscle mass and strength, bonemass, skin thickness, and hair; poor wound healing; and an increase in fat mass, especially visceral adipose tissue. However, thechanges in the production and secretion of sex steroids with age in several steroidogenic organs, muscle, bone, skin in men are notwell documented.
Therefore, to uncover the changes in steroidogenesis in skin with age, we analyzed the changes in the levels of sex steroids inyoung and aged male mice. First, we demonstrated that cutaneous testosterone levels were higher in aged mice than in young mice.
Then, we demonstrated that Hsd 17 b 3 localized in sebaceous glands is responsible for the upregulation of cutaneous testosterone
levels in aged mice. Inhibition of hyperproduction of cutaneous testosterone by treatment with an inhibitor of Hsd 17 b 3 increased
the hair length of aged mice. Finally, we demonstrated that the suppression of hair length by elevated testosterone levels wasmediated by ZIP 9 , but not by the androgen receptor, in hair follicle cells of aged mice.

１．緒

減少が、皮膚局所のステロイド産生系へどのような変化を言引き起こすのか高齢マウスを用いて解析した。その結果、加齢に伴う生殖腺の機能低下により、男性では血中の高齢の雄マウスでは、若齢の雄マウスに比べて、血中テス性ステロイドであるアンドロゲンが 40 代後半から漸減し、トステロン濃度は低下していた。一方で、高齢マウスは皮男性更年期障害と言われる加齢性腺機能低下症（late-onset膚のテストステロン濃度が上昇していた（図 1）。これまで、

hypogonadism：LOH 症候群）が発症する。LOH 症候群は、加齢に伴う性腺機能の低下によって、体内のテストステロうつをはじめとした様々な精神症状や、性機能低下をはじン濃度は低下する一方であると考えられてきたが、皮膚局めとした様々な身体症状が出る。そこで、アンドロゲン所では加齢に伴いテストステロン濃度が上昇することがわ補充療法が行われるが、その治療効果には疑問の声も多い。

かった。さらに、研究代表者はイメージング質量分析法にそれは、LOH 症候群の病態が複雑であり、アンドロゲンより、加齢時の皮膚テストステロンの増加は真皮層で生じの低下だけでは説明できない症例が多いことに起因するとていることを明らかにした。この加齢時の皮膚テストステ考えられている。そのため、より効果的な治療法開発に向ロンの増加は、テストステロン合成酵素の一つである 17β-けて、世界的に加齢時の体内ホルモン環境に対するエビデヒドロキシステロイド脱水素酵素タイプ 3（hsd17b3）が責任ンスの蓄積が求められている 1 - 3）。

遺伝子であり、HSD 17 B 3 タンパク質は皮脂腺細胞に高発生殖腺や副腎以外にステロイドを産生する器官として皮膚が知られている。皮膚で産生されたステロイドは、生殖現していることを明らかにしている。
このように研究代表者は、加齢時の皮膚にはテストステロ腺や副腎から血流を介して皮膚に到達するステロイドと協ンが高濃度に存在し、その責任遺伝子が hsd17b3 であるこ働し、皮膚の生理機能を精緻に制御している。皮膚におけとを明らかにしていた。しかし、加齢に伴い皮膚で増加するステロイドの代表的な作用として、発毛や皮脂分泌、コるテストステロンにどのような生理的・病態生理学的意義が4 - 6）。LOH 症候群の徴候の一つあるのかは不明である。そこで、本研究では、次の 2 つのに「体毛と皮膚の変化」があり、体毛量の変化、皮膚の乾燥研究項目を設定し、それらを明らかにすることを目的とした。

や異常な発汗等が症状として現れる。

研究項目① 高齢時に皮膚でテストステロンの過剰産生・蓄ラーゲン産生の制御がある

そこで研究代表者は、加齢時の精巣由来アンドロゲンの積が生じる分子機構の解明
研究代表者は「加齢に伴う精巣機能の低下・老化はテストステロン産生の低下を引き起こし、血中テストステロン

The effects of changes in cutaneous
steroidogenesis with advancing age on
the function of skin
Shogo Haraguchi
Department of Biochemistry, Showa
University School of Medicineの減少を引き起こす。しかし、皮膚には性腺とは独立したステロイド産生系がある。従って、血中テストステロンが減少すると、皮膚ステロイド産生系が皮膚機能を維持するために（恒常性維持のために）亢進し、皮膚局所でステロイド供給を増やそうとするのではないか？」との仮説を立て− 119 −

コスメトロジー研究報告 Vol. 28, 2020

図1 高齢マウス皮膚におけるホルモン恒常性の破綻によるテストステロン過剰産生機構
加齢に伴い血液由来のテストステロンやエストラジオールは慢性的に少ない状態になる（①）。しかし、皮膚ではホルモン環境を維持するために、エストラジオール産生を促すようにフィードバック機構が働き（②）、テストステロン合成酵素Hsd17b3の発現が誘導される（③）。しかし、テストステロン代謝に関わるアロマターゼや5α-リダクターゼ等のステロイド代謝酵素の発現が老化に伴い低下しているため（④）、皮膚でテストステロンの過剰産生・蓄積が生じる（⑤）。

た。本研究項目では研究代表者の仮説の妥当性を検討した。

２．３．皮膚組織中のステロイド合成酵素 mRNAの測定

研究項目② 高齢時の皮膚に存在する高濃度テストステロンマウスの皮膚全層を採取後、total RNA を抽出し逆転が関与する皮膚疾患の解明写を行った。皮膚組織中の mRNA はリアルタイム PCR

上述のように皮膚においてステロイドホルモンは、発毛（StepOnePlus, Applied Biosystems 社）で測定した。

や皮脂分泌の制御、コラーゲン産生等に関わる。高齢者皮膚でも発毛周期の変容や脱毛、皮脂成分の変化、コラーゲ

２．４．毛包幹細胞の単離とアポトーシスの解析

ン産生の低下等が知られている。そこで皮膚局所に高濃度マウス背部皮膚全層を採取したのち、PBS で軽く洗浄で存在するテストステロンが、これらへ影響を与え皮膚疾後、60 分間酵素処理を行った。酵素処理後、皮膚表面患に関与するのか解析した。

をメスでかきとり、皮膚の細胞群を回収した。この皮膚

２．方２．
１．動の細胞群の中から毛包幹細胞の特徴を示す細胞（Sca- 1 -/法CD 34 + 細胞）を磁気細胞分離法（ミルテニー社 ; Sca- 1 抗物体, # 14 - 5981 - 82 , eBioscience社; CD 34 抗体, # 14 - 0341 -実験にはマウス C 57 BL/ 6 J（若齢 3ヵ月齢）と C 57 BL/ 6 J-82 , eBioscience 社）により回収した。この細胞に対して、6Aged（高齢 22ヵ月齢）の雄を日本チャールス・リバー社か時間のテストステロン処理を行い、6 時間後のアポトーシら購入して用いた。3ヵ月齢は個体として成熟しており、ス量を ELISA 法（ApoStrand ELISA アポトーシス検出キ

ヒトにおける 20 歳程度、22 ヵ月齢はヒトにおける 65 歳程

ット , Enzo 社）により測定した。

度に相当する。若齢・高齢マウスは各種疾患の発症が見ら

２．５．皮膚組織を用いた免疫組織化学染色による解析れない健康な加齢個体を用いた。

マウス皮膚は 4 %PFA で固定後、定法に従いパラフィン

２．２．血清中・皮膚組織中のステロイド濃度の測定ブロックとし、10 µm 厚の組織切片を作製した。脱パラフ

血清と皮膚組織は、それぞれメタノール中でホモジナイィン後、自家蛍光低減処理（TrueBlack リポフスチン自家ズ後、ISOLUTE SLE+（Biotage 社）によるステロイドの蛍光クエンチャー , Biotium 社）を行い、免疫組織化学染色抽出・精製を行い、AB Sciex 社の LC/MS/MS（TripleTOFに 用 い た。ZIP 9 抗 体 は、# 17607 - 1 -AP, Proteintech 社4600）で解析を行った。

を用いた。Hsd 17 b 3 抗体は川崎医科大学解剖学講座 嶋雄− 120 −加齢に伴う皮膚のステロイド合成系の変容が皮膚機能に及ぼす影響の皮膚疾患の発症に関与し得るのかを解析した。高齢マ一教授より分与頂いた抗体を用いた。

３．結ウス皮膚へHSD17B3 阻害剤を塗布し、高齢マウス皮膚の果皮膚厚変化（組織学的解析）、コラーゲン産生量（Collagen３．
１．高齢時に皮膚でテストステロンの過剰産生・蓄積が生じる分子機構の解明

I mRNA 変化）、細胞増殖量の変化（Ki 67 発現変化）、体毛加齢に伴い血中のテストステロンやエストラジオールがおいて HSD 17 B 3 の働きを阻害することで、テストステ減少する。一方、皮膚ではテストステロンの増加が見られロン合成を抑制すると体毛の伸長が見られた。従って、高た。従って、皮膚ではエストラジオールやその他の性ステ濃度のテストステロンは体毛の成長を抑制的に制御するとロイドの減少が、テストステロン増加の引き金となってい考えられた。男性型脱毛症 AGA では毛乳頭細胞に発現すると考えられた。

るアンドロゲン受容体を介したアンドロゲンの作用が頭髪の長さの変化等を解析した。その結果、高齢マウス皮膚にそこで高齢マウス皮膚へエストラジオール、プロゲステの成長を抑制することが知られている 7）。そこで、高齢時

ロン、5 α-DHT 等の主要な性ステロイドを塗布し、皮膚のテストステロンの作用機序を明らかにするためにアンドのテストステロン産生に変化が見られるかを解析した。こロゲン受容体の局在解析を行った。しかし、高齢マウスのの際、皮膚局所のステロイド産生系の作用であることを確

毛包細胞・毛乳頭細胞にはアンドロゲン受容体の発現が見認するために、血中の性ステロイド濃度には影響を与えなられなかった。これに関しては先行研究でも同様の結果がいことを確認した。その結果、エストラジオールを塗布し報告されている 8）。従って、テストステロンはアンドロゲた場合に高齢マウス皮膚のテストステロン濃度が低下した。

ン受容体以外の何らかの情報伝達経路を介して体毛の成長

従って、高齢マウス皮膚のテストステロン産生の増加は、を抑制していることが考えられた。最近、前立腺がん細胞

皮膚におけるエストラジオール低下が引き金となっているを用いた研究から、テストステロンが亜鉛トランスポータことが考えられた。

ー ZIP 9 に作用し、アポトーシスを誘導する作用を発揮す

そこで次に、ヒト皮脂腺細胞（SZ 95 細胞）を用いて長期ることが報告されていた 9）。そこで、高齢マウスの皮膚に的なエストラジオール欠乏が Hsd 17 b 3 発現を変化させる

おける ZIP 9 の局在解析を行ったところ、体毛の成長の制のかを解析した。その結果、通常の FBS を用いた細胞に比御に関わる毛包幹細胞に ZIP 9 の発現が見られた。従って、

べて、チャコール処理（活性炭にステロイド等を吸着させ、高濃度テストステロンは毛包幹細胞に発現している ZIP 9

FBS 中のステロイド等を除いた）FBS では、SZ 95 細胞でを介して、体毛の成長に抑制的なシグナルを伝えているこ

Hsd17b3 mRNAとHSD17B3 タンパク質の発現量が増加した。とが示唆された。そこでマウス毛包幹細胞を単離し、高濃さらに、チャコール処理 FBS で培養した SZ 95 細胞へエス度テストステロン処理を行ったところ、アポトーシス誘導トラジオールを添加すると、Hsd17b3 発現が抑えられた。

因子の発現量が増加するとともに、アポトーシスの誘導作加えて、これらの変化は皮脂腺細胞に発現するエストロゲ用が見られた。

ン受容体を介した作用であることも明らかにした。

４．考

次に、長期的なエストラジオールの欠乏がHsd17b3 発現

察を増加させるのか、エストラジオール合成酵素アロマタ

男性型脱毛症 AGA では、思春期以降に精巣で合成・分ーゼをノックアウトしたマウス（Aromatase Knockout ;泌されたテストステロンが、頭皮に発現する 5 α -リダクタ

ArKO）を用いて解析した。その結果、ArKO マウスではーゼにより 5 α-DHT へと代謝され、前頭部や頭頂部の毛皮膚の Hsd 17 b 3 発現が増加するとともに、皮膚テストス乳頭に高発現するアンドロゲン受容体へ作用する。毛乳頭テロン濃度がワイルドタイプマウス（WT）に比べて著しく

では 5 α-DHT の働きにより、TGF-β などの発現が誘導さ高かった。

れ、それらが毛母細胞の増殖を抑制することで、毛の成長これらの結果から、加齢に伴う皮膚でのエストラジオーが阻害され男性型脱毛症が発症する（図 2）。

ルの減少が、皮膚のステロイド産生系を皮膚ステロイド量一方で、加齢に伴うびまん性の脱毛、老人性脱毛症ではを維持しようとする方向に働かせ、その結果、皮膚におけエストラジオールの低下に応答した皮膚ステロイド産生系るテストステロンの過剰産生・蓄積を引き起こしたと考えの亢進により、テストステロン濃度が増加する。このテスられる。

トステロンが毛包幹細胞に発現する ZIP 9 を介して体毛の成長を妨げるために、前頭部や頭頂部に限局されないびま３．２．高齢時の皮膚に存在する高濃度テストステロンが関与する皮膚疾患の解明

ん性の脱毛が生じると考えられる（図 2）。
本研究によって、男性型脱毛症と老人性脱毛症の発症に次に、高齢マウス皮膚に蓄積したテストステロンが皮膚はどちらの場合も性ステロイドであるアンドロゲンが関わ機能へどのような変化を引き起こすのか、それが老人性ることが分かったが、その発症機序は全く異なるものであ− 121 −コスメトロジー研究報告 Vol. 28, 2020

図2 若齢時と高齢時の脱毛症発症機序の違い
加齢に伴い皮膚局所でテストステロンが過剰産生・蓄積され出す（図1）。病的高濃度に達したテストステロンは、本来の受容体ではない亜鉛トランスポーター（ZIP9）に作用し、毛包幹細胞の細胞死を誘導することで老人性（びまん性）の脱毛を引き起こす。

った。男性型脱毛症では 5 α- リダクターゼの阻害剤である

謝

辞

フィナステリド、あるいはデュタステリドが治療に用いら

今回の助成により得られた結果は、原著論文として投稿れるが、これらが老人性脱毛症に対しても有効であるとい中であり、本報告書では個々のデータにつきましては掲載う報告は殆どない。これは本研究成果を考えれば当然であを見送らせて頂きました。ここまで研究をまとめることがり、5 α- リダクターゼを介さない発症機序である老人性脱出来たのは公益財団法人コーセーコスメトロジー研究財団

毛症では 5 α- リダクターゼ阻害剤の効果は少ないと考えらよりご助成頂いたおかげであり心より感謝申し上げます。

れる。

５．総（引用文献）

括1）「加齢男性性腺機能低下症候群診療の手引き」日本泌尿

加齢に伴う生殖腺の機能低下・老化により、血中の性ス

器科学会 / 日本 Menʼs Health 医学会編

テロイドが減少することはヒトでもマウスでもよく知られ

2） Snyder PJ, Bhasin S, Cunningham GR, Matsumotoている。しかし、体内には様々な内分泌器官があり、生殖AM, Stephens-Shields AJ, Cauley JA, Gill TM,腺由来のホルモンと協働しつつ、各器官が独自の機能を発Barrett-Connor E, Swerdloff RS, Wang C, Ensrud KE,

揮することで生体機能を精緻に制御している。また、生殖Lewis CE, Farrar JT, Cella D, Rosen RC, Pahor M,

腺機能は、加齢に伴う細胞老化などの影響を受けて低下す

Crandall JP, Molitch ME, Cifelli D, Dougar D, Fluharty

ると考えられているが、本研究で対象とした皮脂腺細胞はL, Resnick SM, Storer TW, Anton S, Basaria S, Diem

全分泌という特殊な分泌様式により皮脂を供給しているたSJ, Hou X, Mohler ER 3rd, Parsons JK, Wenger NK,

め、高齢になっても活発に増殖を続けている。従って、加Zeldow B, Landis JR, Ellenberg SS. Testosterone Trials

齢に伴う生殖腺の機能低下により、血中の性ステロイドレ

Investigators: Effects of Testosterone Treatment in

ベルが大きく低下するが、各内分泌器官は必ずしも器官老Older Men. N. Engl. J. Med., 374, 611-624（2016）．

化・細胞老化を起こしているわけではなく、それぞれの持

3） Yeap BB, Page ST, Grossmann M. Testosterone

つ特性に基づいてそれぞれの臓器の機能的な恒常性を保つ

treatment in older men: clinical implications andように働いていると考えられる。

unresolved questions from the Testosterone Trials.

本研究の成果から、高齢になっても元気に働いている器

Lancet Diabetes Endocrinol., 6, 659-672（2018）．

官・細胞が体内に多く残っていることが示唆された。従っ4） Smith QT, Allison DJ. Changes of collagen contentて、今後の老化研究では臓器や細胞が衰える面にばかり着in skin, femur and uterus of 1 7β -estradiol benzoate-

目するのではなく、体内の器官・細胞が正常に働けるように補助するような新たな観点からのアンチエイジング医学の発展が期待できる。

treated rats. Endocrinology, 79, 486-492（1966）．
5） Nikkari T, Valavaara M. The production of sebum
in young rats: effects of age, sex, hypophysectomy
and treatment with somatotrophic hormone and sex− 122 −

加齢に伴う皮膚のステロイド合成系の変容が皮膚機能に及ぼす影響

induced sebaceous gland differentiation is controlled

hormones. J. Endcrinol., 43, 113-118（1969）．
6） Thornton MJ. The biological actions of estrogens onby an androgen receptor/p5 3 axis. Cell Rep., 3, 4 2 7441（2013）．

skin. Exp. Dermatol., 11, 487-502（2002）．
7） Inui S, Fukuzato Y, Nakajima T, Yoshikawa K,

9） Thomas P, Pang Y, Dong J, Berg AH. Identification

Itami S. Identification of androgen-inducible TGF-β 1and characterization of membrane androgen receptors

derived from dermal papilla cells as a key mediatorin the ZIP9 zinc transporter subfamily: II. Role ofin androgenetic alopecia. J. Investig. Dermatol. Symp.

human ZIP9 in testosterone-induced prostate andProc., 8, 69-71（2003）．

breast cancer cell apoptosis. Endocrinology, 155, 4250-8） Cottle DL, Kretzschmar K, Schweiger PJ, Quist SR,4265（2014）．

Gollnick HP, Natsuga K, Aoyagi S, Watt FM. c-MYC-− 123 −